樂平統(tǒng)含煤巖系旋回地層的天文周期驅(qū)動(dòng):以黔西北畢節(jié)地區(qū)為例

高祥宇邵龍義王學(xué)天華芳輝魯靜

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院,北京 100083；煤炭資源與安全開采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083

米蘭科維奇旋回理論認(rèn)為,地球軌道參數(shù)(偏心率、地軸斜率、歲差)的周期性變化會(huì)導(dǎo)致地球表面接受的日照量在緯度和季節(jié)上的變化,進(jìn)而引起全球和地區(qū)氣候的周期性變化,所有這些變化都會(huì)記錄在當(dāng)時(shí)的沉積物中[1-2]。地球軌道參數(shù)周期具有年齡分辨率高、相對(duì)誤差小的特點(diǎn)[3],識(shí)別地層中由地球軌道參數(shù)周期驅(qū)動(dòng)形成的旋回,并進(jìn)行天文調(diào)諧、建立天文年代標(biāo)尺,能夠提高地質(zhì)年代精度[2]。目前,學(xué)術(shù)界比較一致的看法是,四、五、六級(jí)高分辨率層序的形成主要受控于天文軌道驅(qū)動(dòng)[3-5]。已有不少學(xué)者成功地對(duì)不同地球軌道參數(shù)周期性變化下形成的地層旋回與相應(yīng)級(jí)別的層序進(jìn)行了比對(duì),實(shí)現(xiàn)了高精度的地層劃分[2-8]。

相較于中生代和新生代,古生代的旋回地層學(xué)研究程度較低。貴州西部發(fā)育的樂平統(tǒng)海陸過渡相含煤巖系具有很好的旋回性,為研究樂平世天文周期及其對(duì)煤系旋回性的驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供了良好的天然場(chǎng)所。為此,筆者選取黔西北畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系KL1301、KL17305、CH1602、DJ702 四個(gè)鉆孔剖面的自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù),進(jìn)行旋回地層學(xué)分析和天文檢驗(yàn),進(jìn)而建立由地球軌道參數(shù)周期約束的高分辨率層序地層格架以及樂平統(tǒng)的天文年代標(biāo)尺,研究成果旨在為樂平世古氣候、古環(huán)境和重大歷史事件的演化研究提供高分辨率的年代地層框架。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景及層序地層格架

研究區(qū)位于貴州省西北部的畢節(jié)地區(qū),在東經(jīng)104°9′～105°47′、北緯26°40′ ～27°19′之間,大地構(gòu)造上處于揚(yáng)子地塊西南部的上揚(yáng)子克拉通盆地內(nèi),樂平世時(shí)期區(qū)內(nèi)發(fā)育彝良凹陷、威寧隆起以及黔中隆起(圖1)。

圖1 畢節(jié)地區(qū)大地構(gòu)造位置（據(jù)文獻(xiàn)[9]修改）以及同沉積構(gòu)造輪廓（據(jù)文獻(xiàn)[10]修改）Fig.1 Geotectonic locations（modified according to reference[9]）and synsedimentary structure（modified according to reference[10]）in Bijie area

區(qū)內(nèi)樂平統(tǒng)由陸相宣威組、海陸過渡相龍?zhí)督M、海相長(zhǎng)興組和大隆組組成(圖2)[11]。宣威組劃分為上、中、下三段,主要巖性有砂巖、泥質(zhì)巖和煤,底部與峨眉山玄武巖呈不整合接觸,頂部與卡以頭組整合接觸。龍?zhí)督M主要巖性有礫巖、砂巖、泥質(zhì)巖、煤層和薄層石灰?guī)r,底部與峨眉山玄武巖或茅口組灰?guī)r多呈不整合接觸,頂部與長(zhǎng)興組整合接觸,可對(duì)應(yīng)于宣威組的中、下段。長(zhǎng)興組巖性有石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)巖、煤層和薄層砂巖,頂部與飛仙關(guān)組呈整合接觸,可對(duì)應(yīng)于宣威組的上段[11]。

圖2 畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)（晚二疊世）地層分布（據(jù)文獻(xiàn)[11]修改）Fig.2 Distribution and correlation of the stratigraphic units of the Lopingian in Bijie area（modified according to reference[11]）

前人基于露頭剖面和鉆孔等數(shù)據(jù),對(duì)西南地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系層序地層格架進(jìn)行了研究[11-12]。在黔西地區(qū),根據(jù)樂平統(tǒng)底部區(qū)域不整合面、下切谷砂體底部沖刷面、沉積相轉(zhuǎn)換面、河道間古土壤層、煤層以及二疊—三疊系界線等關(guān)鍵層序地層界面,作為樂平統(tǒng)煤系三級(jí)層序界面,共識(shí)別出SB1、SB2、SB3 和SB4 四個(gè)層序界面,以4 個(gè)層序界面將黔西地區(qū)樂平統(tǒng)從下向上劃分為CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ3 個(gè)三級(jí)復(fù)合層序(圖3)。

前人在黔西地區(qū)識(shí)別出17 個(gè)反映了海侵范圍的海相標(biāo)志層,根據(jù)這些海相標(biāo)志層的橫向展布特征以及相關(guān)的四級(jí)層序界面,在研究區(qū)內(nèi)劃分出17 個(gè)四級(jí)層序,基于四級(jí)層序的疊加模式或四級(jí)最大海泛面對(duì)應(yīng)的濱岸線遷移特征,可進(jìn)一步劃分出低位層序組(LSS)、海侵層序組(TSS)和高位層序組(HSS)(圖3)。

圖3 黔西地區(qū)樂平統(tǒng)海侵范圍及層序劃分方案（據(jù)文獻(xiàn)[11-13]修改）Fig.3 The transgression range and sequence division scheme of the Lopingian in western Guizhou（modified according to reference[11-13]）

2 研究數(shù)據(jù)、旋回分析與天文檢驗(yàn)方法

2.1 研究數(shù)據(jù)

自然伽馬(GR)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)作為一種理想的用于旋回地層學(xué)分析的古氣候替代性指標(biāo),具有數(shù)據(jù)易于獲取、連續(xù)性好、能敏感地分辨出沉積物中泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)含量,進(jìn)而反映出古氣候和古環(huán)境的變化特征等優(yōu)勢(shì)[1,14-15]。因此,本文選擇區(qū)內(nèi)4 個(gè)鉆孔剖面的GR 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)(0.125 m 采樣間隔)進(jìn)行旋回地層學(xué)研究。

2.2 時(shí)間序列分析法

時(shí)間序列分析法在地學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用快速地推動(dòng)了旋回地層學(xué)的發(fā)展。旋回地層學(xué)時(shí)間序列分析的基本步驟包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、頻譜分析、濾波、調(diào)諧、建立年代(時(shí)間)標(biāo)尺等。Acycle 軟件[16]集合了上述各步驟功能,是旋回分析的理想工具。

2.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理可以消除非軌道因素對(duì)分析結(jié)果造成的影響,主要包括插值與重取樣、去極值、去趨勢(shì)化、預(yù)白化等,其中的去趨勢(shì)化操作對(duì)于時(shí)間序列分析十分關(guān)鍵[17]。由于受到沉積盆地構(gòu)造活動(dòng)等因素的影響,古氣候替代性指標(biāo)數(shù)據(jù)中常常會(huì)存留一些長(zhǎng)周期趨勢(shì)[18]。去除這些長(zhǎng)周期趨勢(shì),可以避免頻譜分析中的低頻成分對(duì)高頻成分的影響,從而提高頻譜分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。本文使用Acycle 軟件中提供的局部加權(quán)回歸(LOWESS)方法來去除GR 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中的長(zhǎng)周期趨勢(shì)。

2.2.2 頻譜分析

頻譜分析可識(shí)別出古氣候替代性指標(biāo)數(shù)據(jù)中保存的地球軌道參數(shù)周期信息。本文選用Acycle軟件中提供的多窗譜(MTM)分析法進(jìn)行頻譜分析。此方法是一種低方差、高分辨率的頻譜分析方法,能提供頻譜分辨力與方差間的最好權(quán)衡[19]。同時(shí),選用穩(wěn)健AR(Robust AR)模型來估算頻譜分析結(jié)果的置信水平[20]。

2.2.3 濾波

濾波是提取古氣候替代性指標(biāo)數(shù)據(jù)中目標(biāo)地球軌道參數(shù)周期信號(hào)的操作,包括高通濾波、低通濾波、帶通濾波等,其中帶通濾波在旋回分析中應(yīng)用較多[17]。本文使用Acycle 軟件中提供的高斯(Gaussian) 帶通濾波器對(duì)GR 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中的405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期信號(hào)進(jìn)行提取[21]。

2.2.4 調(diào)諧及建立時(shí)間標(biāo)尺

調(diào)諧是將沉積物或古氣候替代性指標(biāo)中的旋回記錄(濾波曲線)與偏心率、地軸斜率、歲差的理論目標(biāo)曲線進(jìn)行對(duì)比的操作[2,22],目的是以此為基礎(chǔ)建立高分辨率的天文年代標(biāo)尺。由于古生代缺乏可靠的天文模型,沒有合適的目標(biāo)曲線可供濾波曲線對(duì)比,因此只能相對(duì)簡(jiǎn)略地將濾波曲線從深度域轉(zhuǎn)化到時(shí)間域[17]。本文使用Acycle 軟件中“建立年齡模型(Build Age Model)”功能,給每個(gè)長(zhǎng)偏心率濾波旋回賦值為405 kyr,將深度域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間域數(shù)據(jù),然后使用“時(shí)間標(biāo)尺(Age Scale)”功能生成時(shí)間標(biāo)尺。

2.3 相關(guān)系數(shù)法

相關(guān)系數(shù)法(COCO)是一種基于多個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)算法的用于評(píng)估地層是否受到天文驅(qū)動(dòng)的天文檢驗(yàn)方法。該方法能夠通過測(cè)試一系列可能的沉積速率,計(jì)算天文解決方案的功率譜與經(jīng)時(shí)間校準(zhǔn)的古氣候替代指標(biāo)的功率譜之間的積差相關(guān)系數(shù)ρ,同時(shí)運(yùn)用蒙特卡洛算法計(jì)算出地層旋回不受天文驅(qū)動(dòng)的零假設(shè)(H0)的置信水平[23],最終實(shí)現(xiàn)古氣候替代指標(biāo)數(shù)據(jù)和天文軌道參數(shù)周期記錄之間的最佳匹配[24]。本文在Acycle 軟件平臺(tái)使用相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行天文檢驗(yàn)。

3 分析結(jié)果

3.1 地球軌道參數(shù)周期的識(shí)別

受到太陽(yáng)系混沌現(xiàn)象的影響,50 Ma 之前的地質(zhì)歷史時(shí)期的天文參數(shù)模型一般都存在很大的誤差[25],同樣,樂平世也缺乏可靠的天文年代模型。Wu 等[26]對(duì)上寺剖面、煤山剖面樂平統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的野外巖性觀察、厘米級(jí)采樣,取得了精確的磁化率、非磁滯剩磁參數(shù)數(shù)據(jù)。通過系統(tǒng)的頻譜分析并加以多個(gè)高精度鋯石定年數(shù)據(jù)作為約束,識(shí)別出了405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期、125 kyr 和95 kyr 短偏心率周期、40.6 kyr 和33 kyr 地軸斜率周期以及20.7 kyr、19.7 kyr、17 kyr 歲差周期。上述天文旋回研究中識(shí)別出的軌道參數(shù)周期是最為精確和可靠的,故將其作為此次旋回地層學(xué)分析的理論軌道參數(shù)周期。

對(duì)去除長(zhǎng)周期趨勢(shì)的GR 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行多窗譜(MTM)分析(圖4),結(jié)果顯示:KL1301 鉆孔中厚度為13.8 m 的沉積旋回置信度達(dá)到95%,厚度為4.3 m、4 m、3.2 m、1.5 m、1.3 m、1.1 m、1.03 m、1 m 的沉積旋回置信度均超過99% ；KL17305 鉆孔中厚度為19 m 的沉積旋回置信度接近95% ,厚度為1.15 m 的沉積旋回置信度達(dá)到95% ,厚度為4.3 m、4 m、3.7 m、3.2 m、1.4 m、1.39 m、1.2 m 的沉積旋回置信度均超過99%；CH1602 鉆孔中厚度為4.7 m 和4.3 m 的沉積旋回置信度都達(dá)到95%以上,厚度為15.4 m、3.4 m、1.69 m、1.58 m、1.46 m、1.27 m的沉積旋回置信度均超過99%；DJ702 鉆孔中厚度為11.1 m、3.1 m、2.9 m、2.8 m、2.6 m、1.1 m 的沉積旋回置信度均達(dá)到99%及以上。

前人的鋯石定年研究表明,樂平統(tǒng)的持續(xù)沉積時(shí)間在5.1 ～7.69 Myr 之間[7,27-30],區(qū)內(nèi)鉆孔剖面KL1301、KL17305、CH1602、DJ702 中的樂平統(tǒng)厚度分別為205.3 m、266.2 m、261.4 m、208.4 m(表1)。據(jù)此,以上各鉆孔剖面的樂平統(tǒng)平均沉積速率分別在2.7 ～4.0 cm/kyr、3.5 ～5.2 cm/kyr、3.4 ～5.1 cm/kyr、2.7 ～4.1 cm/kyr 之間。根據(jù)平均沉積速率的范圍可以求得各鉆孔剖面中長(zhǎng)偏心率周期、短偏心率周期、地軸斜率周期控制的沉積旋回厚度范圍,通過旋回厚度范圍可得知對(duì)應(yīng)的頻率范圍(圖4)。在上述各地球軌道參數(shù)周期所對(duì)應(yīng)的頻率范圍內(nèi)選擇置信度較高的譜峰,將其對(duì)應(yīng)的地層旋回作為優(yōu)勢(shì)旋回,得出在各鉆孔剖面中,長(zhǎng)偏心率周期驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)沉積旋回厚度分別為13.8 m、19.0 m、15.4 m、11.1 m；短偏心率周期驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)沉積旋回厚度分別為3.2 ～4.3 m、3.2 ～4.3 m、3.4 ～4.7 m、2.6 ～3.1 m；地軸斜率周期驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)沉積旋回厚度分別為1 ～1.5 m、1.15 ～1.4 m、1.27 ～1.69 m、1.1 m。可能是由于GR 測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采樣的實(shí)際分辨率不足,或是因?yàn)槎讨芷谛畔⒁资芨鞣N地質(zhì)作用的影響而缺失[15,18],此次在畢節(jié)地區(qū)未能識(shí)別出歲差周期。

表1 各鉆孔剖面樂平統(tǒng)地層厚度、沉積時(shí)間及平均沉積速率Tab.1 Thickness,deposition time and average deposition rate of the Lopingian strata in each borehole section

圖4 畢節(jié)地區(qū)4 個(gè)鉆孔剖面去趨勢(shì)化的自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)功率譜分析結(jié)果Fig.4 The power spectrum analysis results of the detrended GR series of 4 borehole section in Bijie area

根據(jù)上述分析,畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系中保存有明顯的米蘭科維奇旋回信號(hào),識(shí)別出405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期、124.3 ～126.9 kyr 和91 ～95.6 kyr 短偏心率周期、40.6 ～44.5 kyr 和31.3 ～33.8 kyr 的地軸斜率周期,分別對(duì)應(yīng)于理論軌道參數(shù)周期中的405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期、125 kyr 和95 kyr 短偏心率周期以及40.6 kyr 和33 kyr 地軸斜率周期。

3.2 天文檢驗(yàn)

由時(shí)間序列分析建立的時(shí)間標(biāo)尺可知,鉆孔剖面KL1301、KL17305、CH1602、DJ702 中樂平統(tǒng)的沉積時(shí)限分別為6.48 Myr、6.47 Myr、7.06 Myr、7.16 Myr,從而計(jì)算出各鉆孔的平均沉積速率分別為3.17 cm/kyr、4.11 cm/kyr、3.7 cm/kyr、2.91 cm/kyr(表1)。

使用相關(guān)系數(shù)法對(duì)旋回分析結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果顯示,各鉆孔的沉積速率最佳值(相關(guān)系數(shù)較大值對(duì)應(yīng)的沉積速率) 分別為3.6 cm/kyr 和4.6 cm/kyr、 3.4 cm/kyr、3.6 cm/kyr、2.8 cm/kyr(圖5),與通過旋回分析計(jì)算出的平均沉積速率相差不大；同時(shí)各鉆孔剖面沉積速率最佳值所對(duì)應(yīng)的不受天文驅(qū)動(dòng)的零假設(shè)的顯著性水平均遠(yuǎn)小于1%,表明該地層受到天文驅(qū)動(dòng)的可能性大于99%。上述結(jié)果可以證實(shí),前文旋回地層學(xué)分析的結(jié)果是可靠的。

圖5 各鉆孔剖面去除趨勢(shì)的自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)法分析結(jié)果Fig.5 Correlation coefficient analysis results of the detrended GR series of each borehole section

4 討 論

4.1 地球軌道參數(shù)周期約束的高分辨率層序地層格架的建立

由于一個(gè)長(zhǎng)偏心率周期的時(shí)間(0.405 Myr)與Vail 等[31]提出的四級(jí)旋回的時(shí)間(0.2 ～0.5 Myr)相符,并且通過頻譜分析和濾波在各鉆孔剖面中識(shí)別出的長(zhǎng)偏心率旋回個(gè)數(shù)為17 個(gè),與劃分出的四級(jí)層序個(gè)數(shù)一致,因此可以嘗試將長(zhǎng)偏心率旋回與四級(jí)層序進(jìn)行對(duì)比。將從去趨勢(shì)的自然伽馬測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中過濾出的長(zhǎng)偏心率旋回曲線的波峰與四級(jí)層序中海相標(biāo)志層(灰?guī)r,含海洋生物化石泥巖)所代表的最大海泛面相對(duì)應(yīng),將波谷與層序界面相對(duì)應(yīng),加之部分旋回中的煤層能夠與圖3 中相應(yīng)層序中的煤層相對(duì)應(yīng),由此實(shí)現(xiàn)了層序地層和天文旋回的匹配,從而建立了畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系受長(zhǎng)偏心率周期約束的高分辨率層序地層格架(圖6)。

圖6 畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系受長(zhǎng)偏心率周期約束的高分辨率層序地層格架Fig.6 High-resolution sequence stratigraphic framework of the Lopingian coal-bearing series constrained by long eccentricity cycles in Bijie area

由此可見,在黔西北地區(qū)結(jié)合旋回地層學(xué)分析來劃分高分辨率層序地層是可行的,所建立的層序地層格架對(duì)于該區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系高精度的地層對(duì)比具有指導(dǎo)意義。同時(shí),通過觀察地層格架發(fā)現(xiàn)煤層多發(fā)育在405 kyr 濾波曲線中各個(gè)周期的波峰附近,而波峰對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的四級(jí)層序的最大海泛面,說明了黔西北地區(qū)在樂平世時(shí)期多在四級(jí)層序的最大海泛期成煤。

4.2 天文年代標(biāo)尺的建立

據(jù)國(guó)際地層委員會(huì)最新發(fā)布的國(guó)際年代地層表[32],二疊紀(jì)—三疊紀(jì)界線年齡為(251.902±0.024) Ma。相較于其他幾個(gè)鉆孔剖面,CH1602中保存的旋回信息更加完整,因此本文錨定CH1602 鉆孔剖面樂平統(tǒng)含煤巖系頂界年齡為251.902 Ma,并利用通過Acycle 軟件生成的時(shí)間標(biāo)尺,建立了畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系的天文年代標(biāo)尺(圖7)。標(biāo)尺中樂平統(tǒng)底界年齡與國(guó)際年代地層表所注明的(259.1±0.5) Ma 相吻合,故證明所建立的年代標(biāo)尺是準(zhǔn)確的。

圖7 CH1602 鉆孔剖面樂平統(tǒng)含煤巖系天文年代標(biāo)尺Fig.7 Floating astronomical time scale of the Lopingian coal-bearing series in borehole section CH1602

利用上述天文年代標(biāo)尺能夠?yàn)闃菲浇y(tǒng)煤系提供一個(gè)高分辨率的年代地層框架,可精確地估計(jì)出樂平世古氣候、古環(huán)境和重大歷史事件的演化以及沉積過程的持續(xù)時(shí)間。

4.3 沉積時(shí)限和沉積速率

為了進(jìn)一步討論區(qū)內(nèi)樂平統(tǒng)高分辨率的沉積特征,基于所建立的層序地層格架和天文年代標(biāo)尺,將旋回地層、層序地層、年代標(biāo)尺、沉積速率變化進(jìn)行綜合對(duì)比(圖8),由此可確定和分析樂平統(tǒng)含煤巖系的沉積時(shí)限和沉積速率變化特征。

由圖1 和表1 可知,KL1301 鉆孔位于彝良凹陷西側(cè),樂平統(tǒng)地層厚205.3 m,沉積時(shí)限為6.48 Myr；KL17305 鉆孔位于彝良凹陷內(nèi),樂平統(tǒng)地層厚度在4 個(gè)鉆孔中最厚,達(dá)到266.2 m,沉積時(shí)限為6.47 Myr；CH1602 和DJ702 鉆孔都位于黔中隆起北坡帶,樂平統(tǒng)地層厚度分別為261.4 m 和208.4 m,沉積時(shí)限分別為7.06 Myr和7.16 Myr。從圖8 中可以清晰地看出,畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系底部存在穿時(shí)性,由西向東,KL1301、KL17305、CH1602 和DJ702 鉆孔剖面開始沉積的年齡分別是258.38 Ma、258.37 Ma、258.96 Ma、259.06 Ma,最早開始沉積的時(shí)間與最晚開始沉積的時(shí)間相差0.69 Myr。由于貴州省在樂平世時(shí)期的海侵方向是由東向西[13],反映了靠海一側(cè)沉積開始得更早。同時(shí),以沉積時(shí)限最長(zhǎng)的DJ702 鉆孔為基準(zhǔn),得出CSⅠ、CSⅡ、CSⅢ的沉積時(shí)限分別是2.34 Myr、1.98 Myr、2.84 Myr(圖8)。

研究區(qū)在樂平世位于克拉通盆地內(nèi),整體沉降穩(wěn)定,平均沉積速率在2.91 ～4.11 cm/kyr 之間(表1)。用劃分出的各四級(jí)層序的地層厚度除以沉積時(shí)限,計(jì)算出相應(yīng)的沉積速率并生成沉積速率柱狀圖和沉積速率變化趨勢(shì)曲線(圖8)。觀察沉積速率柱狀圖和沉積速率變化趨勢(shì)曲線發(fā)現(xiàn),整體上CS Ⅰ因?yàn)椴煌暾?所以其存在“慢—快”和“快—慢—快”兩種沉積過程；CS Ⅱ中沉積速率變化不規(guī)律；CS Ⅲ存在“快—慢—快—慢—快”的沉積過程。

圖8 畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系旋回地層、層序地層、年代標(biāo)尺、沉積速率綜合對(duì)比Fig.8 Integrated correlation scheme of cycle stratigraphy,sequence stratigraphy,age scale and sedimentation rate of the Lopingian coal-bearing series in Bijie area

5 結(jié) 論

(1) 對(duì)畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)含煤巖系4 個(gè)鉆孔剖面的GR 數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)間序列分析,識(shí)別出了11.1 ～19 m、2.6 ～4.7 m、1 ～1.69 m 的優(yōu)勢(shì)沉積旋回,分別對(duì)應(yīng)于405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期、125 kyr 和95 kyr 短偏心率周期以及40.6 kyr 和33 kyr 地軸斜率周期。利用相關(guān)系數(shù)法證實(shí)了樂平統(tǒng)的沉積旋回受到了天文周期驅(qū)動(dòng)。

(2) 在畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)共識(shí)別出17 個(gè)405 kyr 長(zhǎng)偏心率周期驅(qū)動(dòng)的沉積旋回,長(zhǎng)偏心率旋回和四級(jí)層序之間有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,煤層多發(fā)育在濾波曲線波峰(四級(jí)層序最大海泛面)附近。

(3) 基于旋回地層分析建立了畢節(jié)地區(qū)樂平統(tǒng)天文年代標(biāo)尺。據(jù)此估算,樂平統(tǒng)沉積時(shí)限最短為6.47 Myr,最長(zhǎng)為7.16 Myr,說明區(qū)內(nèi)樂平統(tǒng)底部可能存在0.69 Myr 的穿時(shí)現(xiàn)象；3 個(gè)三級(jí)層序CSⅠ、CS Ⅱ、CS Ⅲ的沉積時(shí)限分別為2.34 Myr、1.98 Myr、2.84 Myr。

(4) 樂平統(tǒng)平均沉積速率在2.91 ～4.11 cm/kyr之間。沉積速率整體的變化特征,CSⅠ呈現(xiàn)出“慢—快”或“快—慢—快”的變化趨勢(shì)；CS Ⅱ規(guī)律不明顯；CS Ⅲ呈現(xiàn)出“快—慢—快—慢—快”的變化趨勢(shì)。